排気システムとは

排気システム

排気システムは不要になった各気筒の排気を合流させ、大気汚染物質を取り除き、排気騒音を下げて安全に排出する装置。排気ガス再循環機構EGRを組み込む車両もある。

排気システムの主系統はエキゾーストマニホールド、エキゾーストパイプ、触媒コンバーター、マフラーで構成される。バイパス系として、排ガス浄化が不十分なディーゼルエンジンなどで排気ガス再循環系がある。触媒後方から吸気スロットルバルブへの再循環系統で、EGRパイプ、EGRクーラー、EGRバルブで構成される。

エキゾーストマニホールドはエンジンの排気ポートからの排気ガスを集約する。パイプの長さや径だけでなく、集合させる組み合わせによってもエンジン特性が変化し、4気筒の場合は4本を2本にまとめてから次の段階で2本を1本にまとめることが多い。材質は昔は熱容量の大きな鋳鉄製であったが、自動車排出ガス規制で始動直後からの即効性が求められ、逆に、熱容量を小さくする方向に変わっている。そのため薄肉で温度上昇が早いステンレス鋼管製が多くなっている。さらに排気と触媒温度を保つ薄肉ステンレスプレスの二重管も増えている。

エキゾーストパイプはマニホールドと触媒コンバーターの間を接続する排気管。従来はめっき鋼管が主であったが、軽量化と耐食性向上のためステンレス鋼管の採用が拡大されてきている。

触媒コンバーターの触媒には三元触媒が使用されている。白金族金属（白金、ロジウム、パラジウム)を主成分とし、排気ガスに含まれる三つの有害な排ガス（一酸化炭素CO、炭化水素CH、窒素酸化物NOｘ）を無害なガス（CO2、H2O、N2）に変えて分解する。

マフラーは、触媒コンバーターの後に装着される。共鳴や緩衝などの音響効果により音響エネルギーを減衰させ、また吸音材を用いて排気音を低減させる機器。特に、車室内で発生する２次騒音（こもり音）などが発生する場合、特定低周波数を共鳴作用により消音する排気レゾネーターが設置される。

排気ガス再循環機構EGRは1970年代にNOxの低減対策として採用されたのが始まりだが、現在では排出NOx対策よりも燃費向上目的で用いられている。EGRによる還流量は吸気量の最大15 %程度。

画像はカルソニックカンセイ製触媒コンバーター。